Metal-Onkel gefunden Das sind die Vorteile des 2D-Materials Molybdänen

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Molybdänen heißt ein zweidimensionales Material, das quasi der metallische Verwandte von Graphen ist, wie es heißt. Hier geben Forscher einen kleinen Überblick, welches Potenzial darin schlummert.

Molybdänen besteht aus einer Schicht aus Molybdänatomen, die gerade einmal eine Atomlage dünn ist, erklären Experten vom Forschungszentrum Jülich, die sich damit beschäftigen. Das neue Material ist somit ähnlich dünn wie Graphen, das wohl bekannteste 2D-Material. Letzteres besteht bekanntlich aus Kohlenstoff und wurde erstmals im Jahr 2004 isoliert. Die Entdeckung erregte damals großes Aufsehen, weil Graphen Strom und Wärme weitaus besser leitet als Kupfer und dabei hundertmal stabiler ist als Stahl. Gleichzeitig ist es außergewöhnlich leicht und flexibel. Aufgrund seiner besonderen 2D-Struktur weist Graphen auch einige ungewöhnliche elektromagnetische Effekte auf, die im Bereich der Quantentechnologie bahnbrechende Innovationen ermöglichen könnten. In den letzten Jahren kamen dann weitere 2D-Materialien wie Phosphoren oder Germanen hinzu. Sie weisen – wie Molybdänen – einige beeindruckende Eigenschaften auf. Wobei sich Letzteres noch in einigen Aspekten von anderen 2D-Materialien unterscheide. Denn viele 2D-Materialien reagierten empfindlich auf Hitze. Nur das Molybdänen ließe diese Gefahr kalt. Es sei auch das erste freistehende 2D-Metall dass man überhaupt synthetisieren konnte.

Molybdänen verfügt über frei bewegliche Elektronen

Die Jülicher Wissenschaftler erzeugten das neue 2D-Material mithilfe einer Mikrowelle, in der sie eine Mischung aus Molybdänsulfid (MoS₂) und Graphen bei einer Temperatur von rund 3.000 Grad Celsius zum Glühen brachten. In einer durch das elektrische Mikrowellenfeld getriebenen Reaktion bildeten sich dann fein verästelte Haarstrukturen, in denen die spitz zulaufenden Molybdänen-Schichten zu finden sind. Diese werden auch als „Whiskers“ bezeichnet, was so viel wie Schnurrbarthaare bedeutet.

In ersten Tests konnten die Wissenschaftler bereits viele nützliche Eigenschaften beobachten. Molybdänen ist demnach auch mechanisch äußerst stabil und könnte etwa als Beschichtung für Elektroden eingesetzt werden, um Batterien noch leistungsstärker und widerstandsfähiger zu machen. Die Forscher vermuten auch, dass das Material wegen seiner besonderen 2D-Struktur weitere exotische elektronische Eigenschaften in petto hat. Aufgrund seines metallischen Charakters verfüge es außerdem über frei bewegliche Elektronen. Diese sammeln sich auf den beiden Seitenflächen des Molybdänens an, was das Material auch noch als Katalysator zur Beschleunigung chemischer Reaktionen interessant macht, wie die Forscher anmerken.

Erste Anwendungen in Spektroskopie und Mikroskopie

In Zusammenarbeit mit dem indischen Institut für Technologie in Patna und der australischen Universität Newcastle konnten die Forscher bereits eine praktische wissenschaftliche Anwendung für Molybdänen erschließen: Aufgrund seiner Stabilität sowie seiner hervorragenden elektrischen und thermischen Leitfähigkeit eignet es sich schon jetzt ideal als Messspitze für die Rasterkraftmikroskopie (AFM) und für die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS). Erste Probeaufnahmen zeigen, dass Molybdänen im Vergleich zu etablierten Materialien verschiedene Vorteile bietet und mit seiner hauchdünnen Erscheinung besonders gut vor ungewünschten Störsignalen schützen kann.

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